文物建筑，是歷史流傳下來(lái)的“財(cái)富”，有的歷經(jīng)百年甚至千年風(fēng)雨洗禮，承災(zāi)能力脆弱，火災(zāi)、雷擊、地震、洪水等災(zāi)害時(shí)刻威脅著它們的安全。而雷擊災(zāi)害對(duì)于文物建筑的損害尤甚。

 文物建筑為何易遭雷擊？

 在世界建筑史上，我國(guó)的文物建筑獨(dú)樹(shù)一幟。林徽因曾提到，中國(guó)文物建筑大的特征是由木料做成，其特點(diǎn)是抗震，源于其韌性。木材本身的韌性，能抗拒突然力量的沖擊，這與“用石頭”寫(xiě)成的西方建筑史大為不同。在面對(duì)雷電災(zāi)害時(shí)，西方石制建筑不易被雷擊，雷打掉了石頭的邊角，損壞是物理性的，但木制的中國(guó)文物建筑遭受的不僅僅是物理?yè)p壞，還很有可能引發(fā)火災(zāi)。

 張華明說(shuō)，我國(guó)文物建筑的雷擊規(guī)律與現(xiàn)代建筑有所不同。從防雷角度看，文物建筑的以下特點(diǎn)使其更容易遭受雷擊。

 穴雖在山，禍福在水

 時(shí)常遭到雷擊的文物建筑，其地理位置分布有著很強(qiáng)的規(guī)律性。風(fēng)水理論是古人對(duì)建筑物選址的重要依據(jù)，而風(fēng)水理論的理想環(huán)境主要是由山和水構(gòu)成，其中尤以水為生氣之源?！端埥?jīng)》中說(shuō)：穴雖在山，禍福在水。因此，現(xiàn)存的文物建筑大多建在地勢(shì)較高的山上或建在土壤電阻率有突變的山腳邊，大部分文物建筑周?chē)€有河、湖、池塘、泉水等，這些因素使得文物建筑容易受到雷電侵襲，并且容易多次落雷。

 “發(fā)生雷災(zāi)的文物建筑 80%位于易遭雷擊的地方，可以說(shuō)，現(xiàn)存文物建筑大多位于易受雷擊侵?jǐn)_的地方，防雷現(xiàn)狀不容樂(lè)觀?！睆埲A明說(shuō)。

 案例

 故宮內(nèi)的建筑物落雷較多，原因在于紫禁城周?chē)亲o(hù)城河，并且護(hù)城河有水，由此可以得出故宮地下的土壤電阻率相對(duì)較低，而且院內(nèi)又有高大的古樹(shù)，因此故宮成為易受雷電侵?jǐn)_的地方。

 建筑結(jié)構(gòu)增加雷擊概率

 從文物建筑的結(jié)構(gòu)看，具有以下易遭雷擊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：為了體現(xiàn)建筑的雄偉、挺拔，文物建筑大多建有高聳的屋脊，多以坡頂為主，且坡度較大，建筑頂部的屋脊、挑檐、走獸，左右吻獸及寶頂?shù)榷际墙ㄖ锷喜康募舛?，從雷擊?guī)律看，這些都是易于被雷擊的部位。盡管文物建筑主體多以磚木結(jié)構(gòu)為主，但部分建筑頂部也有不少裝飾物采用金屬材質(zhì)；多數(shù)文物建筑大殿正脊中部埋設(shè)有金屬寶盒，有的建筑物屋頂內(nèi)部還有錫背、銅質(zhì)寶頂，有的建筑物屋面有金屬鏈條。 張華明說(shuō)：“這些金屬物大部分沒(méi)有任何接地處理，而且通常都安置在建筑物頂端，大大增加了文物建筑遭受雷擊的概率?！?/span>

 案例

 1984 年 6 月 2 日，故宮承乾宮被雷擊，沒(méi)有擊在兩側(cè)較高的吻獸上，而是擊中屋脊的寶盒。在這薄鐵制的寶盒中，有用木刻版印制的文字“九天應(yīng)無(wú)雷聲普化天尊玉樞寶經(jīng)”，并裝有金、銀、銅、鐵、錫等五種同樣大小的五個(gè)小元寶，另有 24 個(gè)直徑 27 毫米的帶孔金大錢(qián)，其上寫(xiě)著“天下太平”。這就是古代迷信“避邪”的“防雷措施”。但事實(shí)上寶盒是金屬體，反而是雷電容易擊到的部位。

 最小“距”，一棵樹(shù)

 “文物建筑和雷擊間的距離，可能只是一些花草樹(shù)木的距離。”張華明說(shuō)，樹(shù)木引雷，不容忽視。經(jīng)過(guò)數(shù)百年乃至近千年的生長(zhǎng)，文物建筑附近的樹(shù)木非常高大，有些甚至高出文物建筑數(shù)米。“樹(shù)體本身具有導(dǎo)電性能，這些高大的古樹(shù)容易成為雷電落腳點(diǎn)，特別是易受直擊雷侵襲，增大了文物建筑遭受雷擊的概率；而雷擊樹(shù)木產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁感應(yīng)也會(huì)使文物建筑內(nèi)部或外部的線路產(chǎn)生過(guò)電壓、過(guò)電流，容易造成火災(zāi)事故?！?/span>

 案例

 1957 年 7 月，北京中山公園內(nèi)一棵大樹(shù)落雷，雷電流感應(yīng)至附近的配電線路，傳到公園內(nèi)的音樂(lè)堂，導(dǎo)致配電室、舞臺(tái)和觀眾廳頂棚燒毀。

 2005 年 4 月 29 日，蘇州紫金庵內(nèi)的一棵銀杏樹(shù)冠突遭雷擊，隨即感應(yīng)電流擊穿紫金庵房?jī)?nèi)的配電箱，造成電線短路起火。

 文物建筑內(nèi)部環(huán)境變化

 當(dāng)下，隨著旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，文物建筑保護(hù)也受到關(guān)注，越來(lái)越多的文物建筑周?chē)惭b了電源、通信、安防系統(tǒng)等設(shè)施。 “這大大增加了雷電入侵的通道，還有一些重建或修復(fù)的文物建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化，增加了不少現(xiàn)代元素，比如修復(fù)的大梁，為了結(jié)實(shí)，在內(nèi)部嵌入鋼板之類(lèi)的金屬物?！睆埲A明說(shuō)。

 案例

 2002 年 9 月 7 日晚，山西省應(yīng)縣木塔遭受雷擊，有目擊者稱木塔塔頂出現(xiàn)火光。9 月 15 日，工作人員在木塔頂層清掃時(shí)，發(fā)現(xiàn)木塔五層?xùn)|北角輔柱被雷擊。山西省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心技術(shù)人員勘查現(xiàn)場(chǎng)后分析認(rèn)為，塔內(nèi)加裝某些儀器，改變了古塔原有對(duì)大地絕緣的物理狀態(tài)是此次災(zāi)害原因。

　　“發(fā)現(xiàn)時(shí)輔柱的木質(zhì)已經(jīng)被撕裂，雷擊碎的木片飛濺開(kāi)來(lái)，將幾米外的泥塑神像擊損?！弊鳛檎{(diào)查小組成員，關(guān)象石在事件發(fā)生后曾進(jìn)入木塔內(nèi)勘察?！巴械暮滦⒅峭久半U(xiǎn)爬上塔頂勘察，發(fā)現(xiàn)在東北方向的鐵鏈下方，塔頂戧脊炸開(kāi)了一長(zhǎng)度一米出頭的一段豁口，炸裂物向脊的兩側(cè)散開(kāi)?！薄斑@次的事故成因有可能是，雷打在鐵砂上，順著大鐵鏈往外走，但是鐵鏈承受不住這么大的電流，所以跳電了，電流先是炸裂了塔頂戧脊，然后順著木柱子往下走，但木柱也經(jīng)受不住這么大的電流，所以也導(dǎo)致了輔柱撕裂。由此看來(lái)，想通過(guò)應(yīng)縣木塔近千年毫發(fā)無(wú)損來(lái)說(shuō)明"絕緣防雷"機(jī)制似乎是不大可能了。”關(guān)象石說(shuō)道。

 2008 年 10 月 4 日下午，山西省榆次老城遭雷擊，雷電擊中元代古建筑物顯佑殿，屋脊頂上西側(cè)吻獸被擊毀，琉璃瓦屋面被擊崩（碎），西側(cè)木質(zhì)頂柱（梁）也被擊裂。景區(qū)內(nèi)消防控制、110 報(bào)警弱電設(shè)備以及多臺(tái)電腦、電視機(jī)等因雷電高壓引入被擊毀。

 年久失修，進(jìn)水潮濕

 我國(guó)的文物建筑支撐結(jié)構(gòu)多為粗大木料，內(nèi)外裝飾都采用大量木材。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年累月的風(fēng)雨侵蝕，不少建筑原有的絕緣性能被破壞，當(dāng)雷雨來(lái)臨時(shí)，有可能局部漏雨使部分木材潮濕，增加了雷擊概率；還有部分木材內(nèi)部材質(zhì)疏松，含水量低，極易燃燒。此類(lèi)建筑一旦遭受雷擊，易引起木質(zhì)構(gòu)件起火。

 案例

 2004 年 5 月 11 日凌晨，稷山縣大佛寺遭受雷災(zāi)，引發(fā)大火，大佛寺兩層的佛閣和大量珍貴木刻、磚雕藝術(shù)品被大火燒毀，只剩下三面殘墻。通過(guò)對(duì)雷擊現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)，大殿立柱內(nèi)部有腐敗跡象，在雷擊前，大殿內(nèi)有漏雨記錄，漏雨使得木材具有導(dǎo)電性，而另一部分木材內(nèi)部材質(zhì)疏松，含水量低，易燃燒，因此，在雷電流泄放過(guò)程中引發(fā)火災(zāi)。

如何做好文物建筑防雷分類(lèi)？

 張華明認(rèn)為，雷電災(zāi)害是造成文物建筑受損的主要自然災(zāi)害之一，做好防雷分類(lèi)，對(duì)文物建筑因地制宜采取保護(hù)措施，具有重要指導(dǎo)意義。

 “不少學(xué)者按照文物建筑的文物保護(hù)級(jí)別劃分防雷等級(jí)，這種分類(lèi)方式僅僅是從承災(zāi)體脆弱性考慮，災(zāi)害的發(fā)生是由致災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性和承災(zāi)體的脆弱性決定的，事實(shí)上，文物建筑遭受雷擊是多方面因素綜合作用的結(jié)果。因此，文物建筑的雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)按照致災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性和承災(zāi)體的脆弱性劃分?！睆埲A明說(shuō)，通過(guò)對(duì)文物建筑雷電災(zāi)害規(guī)律分析，可以將文物建筑的重要性、雷擊密度、所處環(huán)境、服務(wù)設(shè)施、文物建筑高度、周?chē)鷺?shù)木、自身結(jié)構(gòu)、雷擊史等作為文物建筑

防雷分類(lèi)評(píng)估指標(biāo)，采用層次分析法（AHP）確定指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)文物建筑保護(hù)等級(jí)、遭受雷擊規(guī)律、雷電活動(dòng)情況以及現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)、評(píng)價(jià)，建立文物建筑防雷分類(lèi)評(píng)估模型。 

 談及其中幾個(gè)指標(biāo)的選取依據(jù)，張華明解釋說(shuō)，文物建筑作為雷電災(zāi)害的承災(zāi)體，具有一定的脆弱性，一旦發(fā)生雷災(zāi)，文物建筑的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價(jià)值的損失是不可逆的，因此，將文物建筑的重要性作為首要評(píng)估指標(biāo)。而雷擊密度是最直接反映孕災(zāi)環(huán)境的評(píng)估指標(biāo)，雷擊密度大的地區(qū)，說(shuō)明區(qū)域孕災(zāi)環(huán)境復(fù)雜、致災(zāi)因子活躍，承災(zāi)體的易損性大。對(duì)于有雷擊史的文物建筑，發(fā)生雷擊的地方容易再次遭受雷擊，也是分類(lèi)評(píng)估的重點(diǎn)。

 值得一提的是，文物建筑的吻獸等突出部位的雷擊事故占雷擊事故總數(shù)的 30%，但大部分文物建筑都有這樣的結(jié)構(gòu)，因此無(wú)法進(jìn)行分類(lèi)，沒(méi)有被納入評(píng)估指標(biāo)。

 “確定評(píng)估指標(biāo)后，按照文物建筑防雷分類(lèi)方法判斷權(quán)重分布，可以對(duì)文物建筑的雷電防護(hù)進(jìn)行分級(jí)?！睆埲A明說(shuō)，對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)、評(píng)價(jià)后，可得到很重要、中等重要、重要等三個(gè)等級(jí)，并對(duì)三個(gè)等級(jí)分別給出相應(yīng)的指數(shù) 3、2、1。 “我們根據(jù)文物建筑的防雷分類(lèi)分值，將雷電防護(hù)等級(jí)劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，當(dāng)防雷分類(lèi)分值≥2 時(shí)，可按一類(lèi)防雷等級(jí)進(jìn)行防雷保護(hù)；當(dāng)分值介于 1 和 2 之間時(shí)，可按二類(lèi)防雷等級(jí)進(jìn)行防護(hù)；當(dāng)分值≤1 時(shí)，則按三類(lèi)防雷等級(jí)進(jìn)行防護(hù)?！睆埲A明解釋說(shuō)。

 文物建筑防雷分類(lèi)評(píng)估指標(biāo)

怎樣做好文物建筑防雷？

針對(duì)雷擊對(duì)文物建筑的主要影響，李京校分析說(shuō)，主要有直擊雷破壞和雷電感應(yīng)破壞。直擊雷的效應(yīng)分為熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，對(duì)文物建筑的屋脊及吻獸、走獸、挑檐、房瓦等易造成破壞，甚至導(dǎo)致整個(gè)建筑起火被焚。如果防護(hù)不完善，雷電流沿建筑防雷引下線泄放時(shí)，還可能因接觸電壓及跨步電壓，導(dǎo)致游客及工作人員傷亡?！岸纂姼袘?yīng)破壞則主要是指雷擊電磁脈沖對(duì)文物建筑內(nèi)的配電線路及監(jiān)控、廣播、通信（電話線、防火防盜監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線）等信息系統(tǒng)造成破壞?！?/span>